Nanotıp
M ich ig an C en te r f or B io lo gi c N an ot ec hn ol og yN
ano ölçekte işler
yapılabileceğin-den ilk bahseyapılabileceğin-den bilim insanı,
1918 yılında Amerika’da doğan
Richard Philip Feynman’dır. Feynman,
ge-ce yarısı onu arayıp Nobel Ödülü’nü
ka-zandığını haber veren gazeteciye “Bunu
sabah da söyleyebilirdiniz” diyecek
ka-dar mütevazı ve şakacı bir bilim
insanıy-dı. Feynman, 1959 yılında yaptığı
“Aşağı-da Bir Sürü Yer Var” başlıklı
konuşmasın-da, yirmi dört ciltlik Britannica
ansiklo-pedisinde yer alan tüm bilgilerin, toplu
iğ-ne başı büyüklüğünde bir alana
sığdırıla-bileceğini söylemişti. 10-100 atom
genişli-ğinde veri aktarım kablolarının,
nanomet-re büyüklükte transistorların, mikro
elekt-romotorların daha olmadığı o
zamanlar-da Feynman’ın fikirlerinin
gerçekleşme-si neredeyse olanaksız görünüyordu.
Ni-tekim nanoteknoloji alanına
katkılarıy-ka tanınan Eric Drexler’in 1980’lerin
or-tasında nanoteknolojinin olası
uygulama-larını anlattığı “Yaratma Motorları”
(Engi-nes of Creation) adlı kitabını
yayımlama-sına kadar da bu konu gündeme
gelme-mişti. Drexler atomları planlı bir şekilde
bir araya getirerek maddenin fiziksel
özel-liklerinin değiştirilebileceğini ve istenilen
özelliğe sahip moleküllerin
oluşturulabi-leceğini öngörmüştür. Örneğin elmas,
kö-mür ve grafit aynı atomlardan, karbondan
oluşur. Buna rağmen bu maddelerin
fizik-sel özellikleri birbirlerinden çok farklıdır.
Dolayısıyla atomların kristal yapı içindeki
sıralanışları düzenlenerek istenilen
özel-likte madde yapılabilir. Malzemeyi
ato-mik ölçekte kontrol ederek, örneğin
çeli-ğin dayanıklılığını iki kat artırıp
ağırlığı-nı yarıya indirmek mümkündür. Bu
özel-liklere sahip çelik uzay ve havacılık
sana-yileri tarafından talep edilir. Günümüzde
bilgisayarlar, cep telefonları, radyolar,
tıb-bi görüntüleme sistemleri, uzay araçları ve
pek çok malzeme nanoteknoloji
sayesin-de üretilmektedir.
Nanoteknolojinin en çok
kullanıldı-ğı alanlardan biri de tıptır. Hastalıkların
teşhisinden tedavisine kadar tüm
alan-larda çok yaygın olarak kullanılır.
Can-lı bir hücre nano ölçekte işlevini
sürdü-ren biyolojik bir sistemdir. Diğer bir
ba-kış açısıyla, bir hücre içinde nano
büyük-lükte parçalar olan doğal bir motor
gibi-dir. Bu doğal motor, hücre
çekirdeğinde-ki DNA’dan aldığı bilgi doğrultusunda
protein üretir. Proteinler birer nanorobot
gibi çalışarak hücre sisteminin
devamlı-lığını sağlar. Nanotıbbın amacı da bu
sis-temin işleyişini canlıya yarar sağlayacak
şekilde kontrol altına almaktır. Drexler’in
yirmi yıl önce ortaya attığı, atom ve
mo-leküllerin cinslerini ve kristal içinde
sıra-Japon bilim insanları nanoteknoloji yardımıyla 2007 yılında ilk defa yapay DNA oluşturdu. Araştırmacılar ilk olarak şeker yapısındaki (deoksiriboz) iskeleti oluşturdular. Bu iskeletin üzerine, yine yapay olarak elde edilen 4 farklı bazı yerleştirdiler. Yapay bazlar asetilen bağlarıyla deoksiriboz iskelete birleştirildi. Bu şekilde elde edilen DNA zinciri benzer şekilde oluşturulan diğer bir zincirle birleştirildiğinde, DNA’nın tipik ikili sarmal yapısı oluşturuldu.
Kaynak:
Doi, Y., Chiba, J., Morikawa, T., Inouye, M., “Artificial DNA Made Exclusively of Nonnatural C-nucleosides with Four Types of Nonnatural Bases”, Journal of the
American Chemical Society, Sayı 130, s. 8762-8, 2008.
Yapay DNA
Son yıllarda kendinden sıkça
söz ettiren bilim dallarından
biri de nanoteknolojidir.
Nanoteknoloji, maddenin
moleküler düzeyde
düzenlenmesi ve
kontrol edilmesi yoluyla
gerçekleştirilen işlemlere
verilen genel addır. Bu
teknoloji sayesinde çok
karmaşık ve büyük sorunları
kolayca çözmek mümkün
olabilir. Nano, Latince
“nanus” kelimesinden
türetilmiştir ve cüce
anlamına gelir. Nanometre,
bir metrenin milyarda biri
karşılığına gelen bir uzunluk
ölçüsüdür. Diğer bir deyişle
1 nanometre 10
-9metredir,
bu da yan yana dizilmiş 3-5
atom kadar bir uzunluktur.
Günümüzde nanoteknoloji
yardımıyla maddeyi oluşturan
atomların diziliş biçimleri
değiştirilip çeşitli başka
biçimler verilebilir. Maddeler
nano büyüklükte farklı
davranışlar hatta olağanüstü
davranışlar gösterir. Normal
koşullarda ışığı ve elektriği
iletmeyen maddeler, nano
büyüklükte tam tersi
özellikler gösterebilir. Olağan
büyüklükteyken sert olmayan
maddeler nano büyüklükte
elmastan bile sert olabilir.
Malzemelerin nano düzeye
küçültüldüklerinde normalde
görmediğimiz yeni ve
üstün özelliklerinin ortaya
çıkması ve bu sayede hem
çok dayanıklı hem de çok
küçük ve hafif hale gelmeleri
nanoteknolojiyi ilgi odağı
haline getirmiştir.
Visual Phot
os
de, insan biyolojik sistemlerinin
molekü-ler düzeyde izlenmesi, onarılması,
yapı-landırılması ve denetlenmesi artık
müm-kün. Nanotıp son yıllarda ilaç ve aşıların
vücuda daha kolay sokulmasını
sağlaya-bilecek taşıyıcıların geliştirilmesinde de
kullanılıyor. Buna ek olarak, vücuda
da-ha iyi uyum sağlayan ve dada-ha
dayanık-lı malzemelerin üretilmesi konusundaki
çalışmalar da ilerliyor. Bu teknoloji
kulla-nılarak elde edilen yeni moleküller
saye-sinde çok dayanıklı ve hafif, suni kemik
oluşturulabiliyor. Kemiği oluşturan
hid-roksiapatit (HA) kristallerinin yeniden
yapılandırılmasıyla nano-HA kristaller
elde ediliyor. Elde edilen bu yeni kemik
sayesinde çeşitli kırıkların ve iskeletteki
yapı bozukluklarının tedavisini yapmak
mümkün olabilir. Nanoteknoloji, vücuda
daha iyi uyum sağlayan ve daha dayanıklı
materyaller üretilmesine ek olarak,
biyo-lojik moleküllere çok benzeyen veya
on-ların aynısı olan yapıon-ların
oluşturulma-sına da olanak sağlıyor. Oluşturulan
na-no maddeleri birer robot gibi kullanarak
hücre içindeki biyolojik etkinlikleri
kont-rol altına almak da mümkün.
Nanorobotlar
Hücre içindeki kimyasal olayları
kontrol etmek, hasarlı yapıları tespit
et-mek veya tamir etet-mek, gerekli
malzeme-leri hücre içine taşımak veya hücreden
çıkarmak gibi mikro ölçekteki işleri
yap-mak için çok küçük yapılara ihtiyaç
var-dır. Elimizdeki büyük malzemelerle
hüc-re içine müdahale etmek mümkün
değil-dir. Yıllar önce çevrilen bir filmde,
dok-torları taşıyan bir araç nano ölçeğe kadar
küçültülerek, kalp krizi geçiren bir
kişi-nin damarından vücudunun içine
gön-deriliyordu. Doktorların görevi, çok
kı-sa bir sürede tıkalı damarı bulup
açmak-tı. Bu yolculuk sırasında vücudun
çeşit-li hücrelerinin saldırısına uğrayan
dok-torlar birçok zorlukla karşılaşıyor, ancak
her türlü zorluğa rağmen görevlerini
Nanotıp alanındaki önemli gelişmelerden biri de
laboratu-var ortamında oluşturulan ve kırmızı kan hücrelerine benzeyen “respirosit”lerdir. Respirositler, işlev açısından, kırmızı kan hücreleri-ne yani eritrositlere benzeyen ve içlerinde oksijen taşıyan nanoro-botlardır. Çapları 1 mikron olan respirositler kan dolaşım sistemin-de rahatlıkla ilerleyebilir. Küre şeklinsistemin-de bir respirosit 18 milyar atom-dan oluşur. Elmasta olduğu gibi sıralanmış karbon atomlarınatom-dan oluşan respirositlerin içine 1000 atmosferlik basınç altında 9 milyar oksijen (O2) ve karbondioksit (CO2) atomu sığdırılabilir. Bu halleriy-le respirosithalleriy-ler birer basınçlı gaz tankına benzetihalleriy-lebilir. Respirosit vü-cuda girdikten sonra, içindeki O2 veCO2’yikontrollü olarak dışarı at-mak üzere planlanmıştır. Respirositlerin yüzeyinde gaz alış verişini sağlayan özel bir düzenek ve gaz miktarını algılayan özel algılayıcı-lar vardır. Akciğerden geçen respirositler dış ortamdaki yüksek ok-sijen ve düşük karbondioksit miktarını algılayarak içlerine O2 alır ve dışarı CO2 atarlar. Oksijenle dolan respirositler kan yoluyla dokulara
ulaştığında ise bunun tam tersi bir mekanizma işler; yani dışarıda-ki düşük oksijen miktarını algılayarak içlerindedışarıda-ki O2’yi dışarı verir, dış
ortamdaki CO2’yi içlerine alırlar. Böylece respirositler, doğal
kırmı-zı kan hücrelerinin (eritrositlerin) yaptığı görevi yapmış olur. Daha-sı, respirositler aynı hacimdeki eritrositlerden 236 kat daha fazla ok-sijen taşıyabilir. Elmas kaplı yüzeyleri sayesinde yüksek basınca da-yanabilen respirositler, bu sayede küçük bir hacim içinde çok mik-tarda gaz taşıyabilir. Yani % 50 oranında respirosit içeren 5 cm3lük
bir sıvı, 5400 cm3lük kanın taşıyabileceği kadar oksijen ve
karbondi-oksit taşıyabilir. Geliştirilme aşamasında olan bu teknoloji henüz in-sanlar üzerinde kullanılmamaktadır. Klinik kullanıma girdikten son-ra bir çok hastalığın tedavisinde yason-rar sağlayacağı düşünülmekte-dir. Bir bakıma akciğer kapasitesini arttıracak olan respirositler sa-yesinde suyun altında nefes almadan 4 saat kalmak veya 15 dakika nefes almadan çok hızlı bir tempoda koşmak mümkün olabilecektir. Respirositlerin gaz alış verişi dışarıdan gönderilen akustik sinyallerle de kontrol edilebilecektir. Bu sayede istenilen zamanda ve istenilen yerde gaz değişimi yapılması hedeflenmektedir.
Freitas, R. A., “Exploratory Design in Medical Nanotechnology: A Mechanical Artificial Red Cell”,
Artificial Cells, Blood Substitutes, and Immobilization Biotechnology, Sayı 26, s. 411-430, 1998.
Respirositler
Visual Phot
>>>
şarıyla tamamlıyorlardı. O yıllarda böyle
bir şey olanaksız görünüyordu. Ama
gü-nümüzde üretilen nanorobotlar
sayesin-de böyle görevleri gerçekleştirmek yakın
bir gelecekte mümkün olacaktır. Tabii bu
robotlar da vücudun içinde çeşitli
zor-luklarla karşılaşacaktır. Vücudun
saldırı-larından korunmaları, görev yerine
ulaş-maları ve görevlerini tam olarak
yapma-ları çok da kolay olmayacaktır.
Nanorobotlar 1-100 nanometre
bü-yüklüğünde ve birkaç farklı atomdan
olu-şur. Nanorobot yapımında en çok
kulla-nılan atom karbon atomudur. Karbon
atomları elmasta olduğu gibi
sıralandık-larında nanorobotlar çok sağlam olur.
Ek olarak hidrojen, sülfür, oksijen,
sili-kon, florin ve nitrojen atomları da
kulla-nılır. Bir nanorobotun genişliğinin, kılcal
damarın çapı olan 3 mikronu (1 mikron
= 10
-6metre) geçmemesi gerekir.
Nano-robotlarda olması gereken bir diğer
özel-lik de dış yüzeylerinin vücut sıvılarına ve
hücrelere karşı dayanıklı olmasıdır.
Taşı-dıkları yükün etkilenmemesi için,
hücre-lerin ve vücut sıvılarının içhücre-lerine
geçme-mesi gerekir. Yani bir nanorobotun su ve
hatta hava geçirmez olması gerekir.
Kan-da veya dokularKan-da ölçüm yapmak için
gönderildiklerindeyse, ölçümü yapılacak
olan molekül, robotun içine ancak özel
bir pompa yardımıyla alınabilir.
Nanoro-botlar istenilen her şekilde
yapılabilecek-tir. Kan içerisinde rahat hareket
etmeleri-ni ve kılcal damarlardan kolay
geçmeleri-ni sağlamak için genellikle küre şeklinde
olmaları ve vücuda damar yoluyla
veril-meleri uygun olacaktır. Kan dolaşımı
sa-yesinde hızla tüm organ ve dokulara
ula-şabilirler. Tedavi amacıyla vücuda 1-2
santimetreküp sıvı içinde 10
6-10
12nano-robot verilebilir. Bir nanonano-robotun vücutta
karşılaşabileceği en önemli sorunlardan
biri bağışıklık sistemi hücrelerinin
saldı-rısına uğramaktır. Nanorobotları,
vücu-da giren tüm yabancı moleküllere
saldı-ran hücrelerden ve antikorlardan
koru-mak gerekir. Düzgün ve yuvarlak
yüzey-leri, küçük hacimleri ve görevlerini çok
kısa sürede yapabilme özellikleri
nanoro-botları hücre saldırılarından büyük
ölçü-de koruyacaktır. Ancak moleküler
yapısı-nı özel olarak düzenleyerek bir
nanoro-botu radara yakalanmayan bir uçağa
çe-virmek de mümkündür. Elmas
yapısın-daki karbon dış yüzey sayesinde bu
hede-fe ulaşılabilir. Vücutla kimyasal
etkileşi-me giretkileşi-meyen bu elmas robotların dış
yü-zeyleri hayli sert ve kaygandır. Neredeyse
tamamen pürüzsüz bir yüzeye sahip olan
bu elmas kaplı robotların üzerine başka
hücrelerin yapışması zordur. Tüm
önlem-lere rağmen, yine de hücrelerin
nanoro-botlara saldırma ihtimali vardır. Bu
saldı-rıyı engellemek için kısa bir süre için
ba-ğışıklık sistemini baskılayan ilaçlar
kulla-nılabilir. Nanorobotların vücutta kalış
sü-resi zaten oldukça kısadır. Görevlerini
ta-mamlayan robotlar, hücre saldırılarıyla
parçalanmadan önce vücudun boşaltım
yollarıyla yani idrarla veya dışkıyla
dışa-rı atılacaktır. Bütün bu özelliklere sahip
nanorobotların geliştirilmesi için yapılan
çalışmalar tüm hızıyla devam etmektedir.
Nanorobotlarla vücut dışından
ha-berleşmek ve onları kumanda etmek de
mümkün olacaktır. Frekans aralığı 1-10
MHz olan ses dalgaları sayesinde
robot-lara akustik mesajlar yollanabilir.
Nano-robot, üzerindeki özel algılayıcılar
sa-yesinde aldığı mesaja göre görevini
ta-mamlar. Bu robotlar sadece mesaj
al-makla kalmaz, mesaj da yollayabilirler.
Yollanan mesajlar da ultrasonik ses
dal-gaları şeklinde olur. Vücut dışına
yolla-nan akustik dalgalar özel ulrasonografi
cihazlarıyla algılanabilir. Nanorobotlar
sayesinde vücudun istenilen her
bölgesi-ne hatta her hücresibölgesi-ne gerekli kimyasal
maddelerin gönderilmesi
amaçlanmak-tadır. Hedefe ulaşan robot burada
için-deki kimyasal maddeyi dışarı atarak
has-talığı tedavi edecektir. Bu sayede
kimya-sal maddenin diğer organlar veya
hücre-ler üzerindeki muhtemel olumsuz
etki-leri engellenmiş olacaktır. Henüz deney
Pankreas bezindeki beta hücreleri tarafından üretilen insülin hormonunun yetersiz salgılanması şeker hastalığına yol açar. “Tip I şeker” denilen bu hastalık kan şekerinin kontrolsüz yükselmesine ve buna bağlı olarak organların hasar görmesine neden olur. Vücuda günde birkaç kez cilt altından verilen insülin hormonu halen bu hastalığın tedavisinde kullanılan en etkili yöntem. Ancak bu tedavi kan şekeri düzeylerinde ani inişlere ve çıkışlara yol açıyor. Ayrıca uygulaması da zor olabiliyor. Pankreas beta hücrelerinin nakli üzerinde de yoğun çalışmalar olmakla birlikte, bu yöntemde çok önemli zorluklarla karşılaşılıyor. Vücuda nakledilen beta hücreleri çok kısa sürede bağışıklık sistemi hücrelerinin saldırısına uğrayıp yok edilebiliyor. Boston üniversitesinden Dr. Desai’nin geliştirdiği yeni bir nanosistem sayesinde, insülin üreten hücreleri vücudun içine güvenli bir şekilde yollamak mümkün olabiliyor. Normal koşullarda kobaylardan alınan beta hücrelerinin insan vücudundaki yaşam
süresi sadece 1 dakikadır. Kobaylardan alınan bu beta hücreleri, gözenekleri 7 nm olan bir nanokapsül içine yerleştirilerek vücuda verilir. Hücreler, nanokapsül içinde insülin üretmeye devam eder. Gözenekler insülin ve şekerin geçmesine izin verir, ama 7 nm’den daha büyük olan vücut bağışıklık sistemi hücrelerinin ve bunların salgıladığı antikorların geçmesine izin vermez. Bu sayede kapsülün içindeki hücreler zarar görmeksizin insülin üretimine devam eder. Kapsülün yüzeyindeki deliklerin çapını değiştirerek insülinin istenilen bölgede dışarı çıkmasını sağlamak da mümkündür. Henüz insanlarda kullanılmayan bu kapsüller şeker hastası olan deney hayvanlarına verildiğinde tam tedavi sağlanmaktadır. Yakın bir gelecekte insanlarda da kullanılabilecek bu tedavi yönteminin şeker hastalığının çözümü olacağı düşünülmektedir.
Desai, T. A., West, T., Cohen, M., Boiarski, T., Rampersaud, A., “Nanoporous Microsystems for Islet Cell Replacement”, Advanced Drug Delivery Reviews, Sayı 56, s. 1661-73, 2004.
aşamasında olan bu robotların, ilk
ola-rak kanser tedavisinde ilaç taşıma
siste-mi olarak kullanılması planlanmaktadır.
Kanser Tedavisinde
Nanoteknoloji
Kanser tedavisindeki en büyük
kısıt-lamalardan biri, ilaçların kanser
rine etki ederken diğer sağlıklı
hücrele-re zarar vermesidir. Sadece kanser hüchücrele-re-
hücre-lerine etki edecek olan tedaviler
üzerin-de yapılan çalışmalar son yıllarda olumlu
sonuçlar vermiştir. Nanoteknoloji
kulla-nılarak geliştirilen özel taşıyıcı sistemler
sayesinde, sağlıklı hücrelere etki etmeyen
ancak kanserli hücreyi öldüren tedaviler
uygulamak artık mümkün
olabilmekte-dir. Kanser tedavisinde, kanda
kolaylık-la dokolaylık-laşan ve vücudun her tarafına ukolaylık-la-
ula-şan 10-100 nm büyüklüğünde
parçacık-lar kullanılır. Kapsül benzeri bu
parça-cıkların içine istenilen ilaç
yerleştirilebi-lir. Nanokapsüller damar yoluyla hastaya
verilir. 10 nanometreden küçük
parça-lar böbreklerden geçerken hemen dışarı
atılır, 100 nm’den büyük olanlarsa tümör
içine girmekte zorlanır. Kanser
tedavi-sinde kullanılan nanoparçacıklar
sağlık-N
anoteknolojinin ilaç yapımında kullanılması 50 yıl öncesine gider. 1965 yılında ilaç taşımak için geliştirilen yağ kesecikleri, nanoilaçların ilk örneklerinden sayılır. Daha sonraları lipozom ola-rak adlandırılan bu keseciklere yerleştirilen moleküller, dış ortam-daki sıvılardan etkilenmez. İçindeki etken maddeyi yavaş yavaş, ya-ni kontrollü olarak dışarı veren ilaçlar da ilk olarak 1976 yılında ge-liştirildi. Sonraki yıllarda, polimer kaplı nanoparçacıklar ve nanoal-gılayıcılar geliştirildi. Bu nanoparçacıklar vücuttaki moleküler deği-şiklikleri algılamak, hastalıkları teşhis etmek, ölçümler yapmak gi-bi özelliklerinin yanı sıra istenilen ilacı vücudun istenilen bölgesine taşımakta da kullanılmaktadır.Polimer kaplı nanoparçacıklar ilaçların vücut içerisine girdik-ten sonra kontrollü olarak dışarıya verilmesini mümkün kılmakta-dır. Dış ortamın asit-baz dengesi, sıcaklığı veya belirli bir molekü-lün varlığı (örneğin şeker), ilacın nanoparçacık dışına çıkmasına yol açabilir. Kullanılan polimerin yapısına göre, ilaç istenilen ortamda veya istenilen molekülün varlığında dışarı verilebilir. Kontrollü salı-nım denilen bu işlem sayesinde ilacı uzun sürelerle, düşük dozlar-da vermek mümkündür. Böylece kullanılacak ilacın dozunu azalt-mak, yan etkilerinden kurtulmak ve hedef organda en yüksek ilaç seviyesine ulaşmak çok daha kolay olur. Sağlıklı hücrelere karşı bir tehdit oluşturan, kimyasal yapısı dış ortamdan çok çabuk etkilenen veya çözünürlüğü ve emilimi düşük olan ilaçlar nanoparçacıklar sa-yesinde vücuda daha kolay verilebilir.
Nanoparçacıkların ilaç teknolojisine getirdiği daha bir çok ye-nilik var. İki ilacın bir arada verilmesi, yani kombinasyon tedavisi de nanoparçacıklar sayesinde mümkün olabilmektedir. Bu sayede iki değişik ilaç çok düşük hacimde ve yan etkileri en aza indirgeye-rek aynı anda vücuda verilebilir. Nanoparçacıklar, vücuda girdikten sonra işaretleme yoluyla takip edilebilir ve istenilen hedefe yönelti-lebilir. Nanoparçacıkların yüzeyine, ilacın ulaşması istenilen hücre-lerin yüzey antijenhücre-lerini tanıyan özel antikorlar yerleştirilir. Dış du-varında antikor bulunan nanoparçacıklar, diğer hücreleri pas geçip hedefle temas ettiklerinde bu hücrelere bağlanırlar. Hedefe bağ-lanan nanoparçacıklar hücre içine alınır. Hücrenin içine girdikten sonra parçacığın içindeki ilaç dışarıya verilerek hedef noktada iste-nilen etki elde edilir, yani tam isabet sağlanır.
İlaç taşımak için geliştirilen diğer bir nanosistem de yağ kesecik-leridir. Lipozom denilen bu yağ kesecikleri doğal veya sentetik yağ-lardan oluşur. Yağ asitlerinin iki tabaka halinde birbirine temas etti-ği bu kesecik su geçirmezdir. İlk olarak 1995 yılında bir AIDS hasta-sında oluşan Kaposi kanserinin tedavisinde kullanılmıştır. Doksoru-bisin adlı ilaç bu yağ keseciklerinin içine yerleştirilerek vücuda ve-rilmiş, daha az ilaçla yan etkiler en aza indirilerek etkili bir tedavi uy-gulanmıştır. Bu gelişmeyi başka ilaçlar izlemiş, yine bir kanser ilacı olan daunorubisin, ağrı tedavisinde kullanılan morfin, ciddi mantar enfeksiyonlarında kullanılan amfoterisin lipozomların içine yerleş-tirilerek vücuda verilmiştir.
Tedavide ilaç ve nanoparçacık bileşimleri de kullanılmaktadır. Değişik moleküllere bağlanarak vücuda verilen, çapı 5-200 nm olan yeni taşıyıcı sistemler üzerinde çalışmalar devam etmektedir. 2005 yılında, albumin proteiniyle dekore edilmiş olan paklitaksel adlı bir ilaç meme kanserinde kullanılmaya başlanmıştır. Albuminle birleşmiş ilaç kanser hücrelerinde yoğunlaşır, albumini tanıyan ve tutan “gp60” proteini sayesinde kanser hücrelerine bağlanır. Bu sa-yede en yüksek etkiyi kanserli hücrelerde gösterir. Yapılan çalışma-lar bu nanoilacın, tek başına paklitaksel tedavisiyle karşılaştırıldı-ğında başarıyı iki kat artırdığını göstermiştir. Bu ilacı kullanan has-talarda tümör ilerlemesi yavaşlamış, yaşam süresi artmıştır.
Nanoilaçlar sayesinde ilaçlar vücudun istenilen bölgesine gönde-rilebilmektedir. Kısaca, bu teknoloji sayesinde ilaç tam olarak doğru adrese ulaşmaktadır. Adrese ulaşma sürecinde ilaca zarar gelmeme-si, özelliğini ve gücünü kaybetmemesi de sağlanmaktadır. İlacı tek bir hedefe göndermek, böylece kullanılacak dozu azaltmak ve yan etkilerden kurtulmak mümkündür. Doğru adrese gönderilen ilaçlar sadece belli bir yerde yoğunlaşır ve tedavi edici etkileri önemli ölçü-de artar. Nanoilaçlar sayesinölçü-de, diğer organlara ve hücrelere hiçbir zarar vermeden hastalıkların etkin tedavisi yapılabilecektir.
Kaynaklar
Farokhzad, O. C., Langer, R., “Nanomedicine: Developing Smarter Therapeutic and Diagnostic Modalities”, Advanced Drug Delivery Reviews, Sayı 58, s. 1456-1459, 2006. Ferrari, M., “Cancer Nanotechnology: Opportunities and Challenges”, Nature Reviews
Cancer, Sayı 5, s. 161-171, 2005.
Lensen. D., Vriezema, D. M., van Hest, J. C. “Polymeric Microcapsules for Synthetic Applications”, Macromolecular Bioscience, Sayı 8, s. 991-1005, 2008.
<<<
lı damarlardaki küçük deliklerden
dışa-rı çıkamaz, ancak geniş gözenekli damar
yapısına sahip olan kanserli dokuya
gel-diklerinde damar dışına çı
kar ve kanserlidokunun içine girerler. Kanserli dokuy-la temas eden kapsüller “endositoz” de-nilen bir emme işlemiyle hücre içine alı-nır. Standart ilaç tedavisinde, hücre içine giren ilacın bir kısmı özel hücre içi
prote-inleri tarafından derhal dışarı atılır. Na-nokapsüller içinde hücreye alınan ilaç, bu proteinlerden korunmuş olur. Böyle-ce, ilacın etkisini göstermeden dışarı atıl-ması riski kalmaz. Hücre içerisine alınan nanokapsül içindeki ilaç, kapsül dışına çıktığında kanser hücrelerini yok eder. Böylece ilaç, sağlıklı hücreleri etkileme-den ve dış etkenlerin saldırısına uğrama-dan hedefe gönderilmiş olur. Klinik ola-rak kullanılan “lipozomal doksorubisin” nanoilaçlara örnek gösterilebilir. Kadın-larda yumurtalık kanserinde sıklıkla kul-lanılan bu ilacın özellikle kalp hücrele-ri üzehücrele-rinde olumsuz etkilehücrele-ri vardır. Özel bir su geçirmez koruyucu kılıf içine yer-leştirilen doksorubisinin ise kalbe olum-suz etkileri çok daha azdır. Son yıllarda geliştirilen ve “IT-101” olarak adlandırı-lan bir nanoparçacık kanser tedavisinde kullanılmaya başlandı. Karmaşık bir
ya-pıya sahip olan IT-101’in çapı 30 nm’dir. Kamptotesin adlı ilacı taşıyan bu nano-parçacık bozulmaya uğramadan kan do-laşımında 40 saat kalabilir. Kamptotesin vücuda tek başına verildiğindeyse kanda sadece birkaç dakika kalabilir; yani IT-101 sayesinde, kamptotesin kanser hüc-releriyle temas edecek ve onları öldüre-cek kadar zaman kazanır. IT-101 kan-serli dokuyla temas ettiğinde kamptote-sin yavaşça dışarı çıkar; ilaç dışarı çıktık-tan sonra görevini tamamlamış olan na-nokapsül küçük parçacıklara ayrılır. Bu parçacıklar hasara yol açmadan idrar yo-luyla vücuttan atılır. Yapılan klinik çalış-malarda, kamptotesin taşıyan IT-101’in, kanser ilaçlarının klasik yan etkileri olan bulantıya, kusmaya, saç dökülmesine ve ishale yol açmadığı gösterilmiştir. Kanse-ri etkin şekilde tedavi ederken kişinin ha-yat kalitesini de düşürmeyen nanoilaçlar ileride kanser tedavisinin temel taşlarını oluşturabilir.
Kaynaklar
Sajja, H. K., East, M. P., Mao, H., Wang, Y. A., Nie, S., Yang, L., “Development of Multifunctional Nanoparticles for Targeted Drug Delivery and Noninvasive Imaging of Therapeutic Effect”, Current Drug Discovery Technologies, Cilt 6, Sayı 1, s. 43-51, 2009.
Schluep, T., Hwang, J., Cheng, J., Heidel, J. D., Bartlett, D. W., Hollister, B., Davis, M. E., “Preclinical Efficacy of the Camptothecin-polymer Conjugate IT-101 in Multiple Cancer Models”, Clinical Cancer Research, Cilt 12, Sayı 5, s. 1606-1614, 2006.
Bawa, R., “NanoBiotech 2008: Exploring Global Advances in Nanomedicine”, Nanomedicine, Cilt 5, Sayı 1, s. 5-7, 2009. Rijcken, C. J., Soga, O., Hennink, W. E., van Nostrum, C. F., “Triggered Destabilisation of Polymeric Micelles and Vesicles by Changing Polymers Polarity: An Attractive Tool for Drug Delivery”,
Journal of Controlled Release, Cilt 120, Sayı 3, s. 131-48, 2007.
Nanoteknoloji sayesinde beyindeki hücreleri takip etmek mümkün olabilmektedir. Hayvanların beyninden elde edilen hücre kültürleri içine yerleştirilen bazı moleküller sayesinde, bu hücrelerin beyindeki davranışı takip edilebilir. Bu amaçla ilk olarak hücrelerin içine işaretlenmiş moleküller yerleştirilir. Manyetik bir verici görevi üstlenen demir oksitle işaretlenmiş olan dendrimer molekülleri, beyin hücre kültürlerinin içine konulduğunda kök hücreler bunları yutar. Daha sonra bu hücreler tekrar hayvanın beynine yerleştirilir. Manyetik görüntüleme sistemleri sayesinde bu hücrelerin gittiği yerler ve davranışları izlenebilmektedir. Bu yöntem sayesinde beyin hücrelerinin çalışması ve beynin yapısı daha net anlaşılacaktır. Dendrimerlerin içine yerleştirilen ilaçlar sayesinde, normal
koşullarda beyne geçmeyen ilaçlar da tedavide kullanılabilecektir. Dendrimer içindeki ilaç, beynin istenilen bölgesine gidip istenilen etkiyi yapacak ve gerçekleşen tüm süreçler manyetik görüntüleme yöntemleriyle izlenebilecektir.
Kaynak
Kraitchman, D. L., Bulte, J. W., “Imaging of Stem Cells Using MRI”, Basic Research in Cardiology, Cilt 2, Sayı 103, s.105-13, 2008.
Kök Hücrelerin
İzlenmesi
Süper manyetik özelliklere sahip demiroksit nanoparçacıklarla kanser teşhisi yapmak mümkün olabiliyor. Bu parçacık-ların sahip olduğu üstün manyetik güç sa-yesinde tümörlü dokuların yeri tespit edi-lebilir. İlk olarak, vücutta aranan tümöre karşı geliştirilen katil hücreler veya özel antikorlar demir oksit nanoparçacıklarıy-la işaretlenir. Bu moleküller vücuda verilir. Eğer aranan tümör vücutta bulunuyorsa, işaretlenmiş antikorlar veya katil hücreler tümör yüzeyinde bulunan antijenlere
ya-pışır. Tümörlü dokuda toplanan antikor-lardaki veya katil hücrelerdeki demir ok-sit nanoparçacıklar dışarıya manyetik sin-yaller gönderir. Bu sinsin-yaller 1,5 T gücünde bir manyetik rezonans cihazı (MR) tarafın-dan algılanır. Bu sayede vücuttaki çok kü-çük bir tümör dokusu bile tespit edilebilir.
Kaynak
Neumaier, C. E., Baio, G., Ferrini, S., Corte, G., Daga, A., “MR and Iron Magnetic Nanoparticles: Imaging Opportunities in Preclinical and Translational Research”, Tumori, Sayı 94, s. 226-33, 2008.
Nanomıknatısla Kanser Teşhisi
Visual Phot
